石墨烯剪纸的拉胀性以及力学性质的研究

发布时间：2020-03-27 07:24

【摘要】：石墨烯剪纸具有可调节的力学性能,可以通过裁剪石墨烯为不同几何构型来满足不同的工程需求,而且在纳米机械系统中需要具有特定性能的元件,因此,我们需要通过将石墨烯裁剪成特定几何结构来使其具有负泊松比,以便使其应用于纳米机械系统中。但是,到目前为止,还没有进行凹角结构的石墨烯剪纸的负泊松比的研究,而且有关凹角结构的石墨烯剪纸的其他力学性质也没有进行探索,在这项工作中,我们通过剪裁石墨烯为三种凹角结构,并对其进行分子动力学模拟,结合小应变下力学分析来探究凹角结构石墨烯剪纸表现出负泊松比现象的原因,以及三种凹角结构的负泊松比的影响因素。研究取得的成果如下:(1)只有裁剪的石墨烯剪纸为凹角结构时,才会表现出负泊松比效应,而长方形和三角形的石墨烯剪纸,并没有负泊松比效应的出现。而且,通过小应变下力学分析结合分子动力学模拟的结果,可以发现凹角结构的斜肋的弯曲变形是负泊松比效应的出现的原因。对于内凹六边形来说,影响其负泊松比效应的因素是斜肋和直肋的长度、重入角的大小以及壁厚,而且,沿不同方向施加应变时各个因素的影响因素变化趋势相反。影响箭头结构负泊松比的因素是两个角度的大小。对星型结构来说,影响其泊松比的因素主要是拉伸方向的重入角的大小。(2)与无缺陷石墨烯薄膜相比,凹角结构的石墨烯剪纸面内杨氏模量减少,断裂时的拉伸强度减少,但是,断裂应变增加,虽然三种不同凹角结构石墨烯剪纸,在不同应变处断裂,但断裂位置都发生在存在凹角的斜肋处。而且,凹角石墨烯剪纸的剪切模量与石墨烯相比增加。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ127.11

【参考文献】